Reflexionskoeffizient von Wanderwellen

2022/07/19

Autor: Noyafa–CCTV-Tester

Reflexionskoeffizient von Wanderwellen Der Reflexionsgrad von Wanderwellen kann durch das Verhältnis der reflektierten Spannung (des Stroms) zur einfallenden Spannung (des Stroms) am Punkt der Impedanzfehlanpassung, an dem die Reflexion auftritt, ausgedrückt werden.Dieses Verhältnis wird als Reflexionskoeffizient bezeichnet. Die Impedanz der Leitungswelle sei Z1 und die äquivalente Impedanz des Impedanzfehlanpassungspunkts sei Z2, siehe Reflexionskoeffizient der Wanderwelle Der Reflexionsgrad der Wanderwelle kann aus der reflektierten Spannung (dem Strom) an der Impedanzfehlanpassung berechnet werden Punkt, an dem die Reflexion auftritt, und der einfallenden Spannung (Strom) Dieses Verhältnis wird als Reflexionskoeffizient bezeichnet. Unter der Annahme, dass die Leitungswellenimpedanz Z1 ist und die äquivalente Impedanz des Impedanzfehlanpassungspunkts Z2 ist, wie in Abbildung 2.5 gezeigt, ist der Spannungsreflexionskoeffizient:ρu=UfUi =(Z2-Z1)(Z2+Z1) (2.3) Reflexion der Wanderwelle Unter der Annahme, dass die einfallende Welle eine Vorwärts-Wanderwelle ist, ist die Beziehung zwischen der einfallenden Spannung und der Stromwelle: ii=Ui/Z0 (2.4) und die entsprechende Reflexion Die Welle ist eine umgekehrte Wanderwelle, die Beziehung zwischen der reflektierten Spannung und der aktuellen Welle: if = -UfZ0 (2.5) Abgeleitet aus den Gleichungen 2.3, 2.4 und 2.5, der aktuelle Reflexionskoeffizient am Punkt der Impedanzfehlanpassung:ρi=ifii=-UfUi=-ρu Es ist ersichtlich, dass der Stromreflexionskoeffizient und der Spannungsreflexionskoeffizient des Impedanzfehlanpassungspunkts betragsmäßig gleich sind und ein entgegengesetztes Vorzeichen haben.

Die Reflexionskoeffizienten in mehreren Fällen werden unten diskutiert. 1. Offener Stromkreis Wenn das Kabel einen offenen Stromkreis hat oder sich die Wanderwelle zum offenen Stromkreisanschluss des Kabels, Z2, bewegt→∞. Da gemäß Gleichung 2.3 Z1 viel kleiner als Z2 ist, kann der Effekt von Z1 vernachlässigt und der Spannungsreflexionskoeffizient berechnet werden:ρDer offene Stromkreis von u = 1 verursacht die Totalreflexion der Spannung (Abb. 2.6), und die von der Spannung reflektierte Welle hat die gleiche Polarität wie die einfallende Welle.

Die tatsächliche Spannung am Leerlaufpunkt ist die Summe aus der einfallenden Spannung und der reflektierten Spannung, sodass es zu einem Spannungsverdopplungsphänomen kommt. Spannungsreflexion am Leerlaufanschluss Der Stromreflexionskoeffizient des Leerlaufpunkts ist -1, der reflektierte Strom und der einfallende Strom sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet, und der tatsächliche Leerlaufpunktstrom ist die Summe von die zwei, also ist es Null. Der Strom am Leerlaufpunkt ist Null und die Spannung verdoppelt sich, was dahingehend interpretiert werden kann, dass nach Erreichen des Leerlaufpunkts durch die Wanderwelle die vom Strom getragene magnetische Feldenergie vollständig in das elektrische Feld umgewandelt wird Energie repräsentiert durch die Netzspannung.

2. Kurzschluss Wenn es einen Kurzschlusspunkt im Kabel gibt, Z2=0, berechnen Sie gemäß Formel 2.3 den Spannungsreflexionskoeffizienten:ρDie reflektierte Spannung am Kurzschlusspunkt von u=-1 ist gleich groß wie die einfallende Spannung und entgegengesetzt gerichtet (Abbildung 2.7), und ihre kombinierte Spannung ist Null. Reflexion am Kurzschlusspunkt Der Reflexionskoeffizient des Stroms am Kurzschlusspunkt ist +1, der reflektierte Strom ist gleich dem einfallenden Strom und der Strom am Kurzschlusspunkt verdoppelt sich. Die Spannung am Kurzschlusspunkt ist Null und der Strom verdoppelt sich, was darauf hinweist, dass nachdem die Wanderwelle den Kurzschlusspunkt erreicht hat, die gesamte elektrische Feldenergie in die magnetische Feldenergie umgewandelt wird.

3. Ein niederohmiger Fehler tritt im Kabel auf Wenn ein niederohmiger Fehler in der Mitte des Kabels auftritt, siehe Abbildung 2.8 Die Kabel auf beiden Seiten des Widerstands werden durch Widerstände ersetzt, deren Größe gleich dem Wellenwiderstand ist Wert Z0 Der Fehlerwiderstand Rf und der Wellenwiderstandswert Z0 des zweiten Kabels Die Parallelschaltung stellt den Lastwiderstand des ersten Kabels dar, nämlich: Z2= RfZ0(Rf+Z0) Spannungsreflexionskoeffizient der Fehlerstelle: Pu=(Z2- Z1)(Z2+Z1)=-1/(1+2K) (2.6) wobei K=Rf/Z0. Gleichung 2.6 ist besonders nützlich, um die Reflexion von Niederspannungsimpulsen an der Fehlerstelle zu analysieren. Ersatzschaltbild des niederohmigen Kabelfehlers 4. Induktivität Wenn die Kabellast eine Induktivität ist, wie in Abbildung 2.9 gezeigt, ist der Reflexionsfaktor keine einfache reelle Zahl mehr, sondern eine zeitveränderliche Größe.

Daraus lässt sich ableiten, dass der Spannungsreflexionskoeffizient ist: u=2e – t/τ – 1 (2.7) wobei τ=L/Z0, was als Zeitkonstante bezeichnet wird, und L der Induktivitätswert ist. t=0 ,ρu=1 t=τ,ρu=-0,26 t→∞ ,ρu=-1 Abbildung 2.9 Die Reflexion der Induktivität ist zu sehen Nachdem der Anschluss mit der Induktivität verbunden ist, der Reflexionsfaktor der Spannungρu wird im Laufe der Zeit von +1 bis -1 variieren. Da bei t=0 die Spannungswelle gerade das Ende des Kabels erreicht, da sich der Strom auf der Induktivität nicht schlagartig ändern kann, entspricht die Induktivität einem offenen Stromkreis, also der Reflexionsfaktorρu = 1 und t→∞Wenn der Strom an der Induktivität in einen stationären Zustand eintritt, ist die Spannung Null, was einem Kurzschluss entspricht, alsoρu=-1, siehe Abbildung 2.10.

Die Zeit, wenn der Spannungsreflexionskoeffizient Null ist, t0 = τn2. Abbildung 2.10 Reflexionskoeffizient der Induktivität 5. Wenn der Kondensator mit einem Kondensator abgeschlossen wird, Abbildung 2.11, wird der Spannungsreflexionskoeffizient abgeleitet: 11 Reflexion des Kondensatorsρu=1-2e-t/τ wobei τ=Z0C, Zeitkonstante genannt, C ist der Kapazitätswert. Es ist ersichtlich, dass sich der Reflexionskoeffizient mit der Zeit ändert, wenn der Anschluss mit dem Kondensator verbunden ist, von –1 auf +1.Wenn t = 0 ist, kann sich die Spannung am Kondensator nicht abrupt ändern, was einem Kurzschluss entspricht, also der Reflexionskoeffizientρu=-1, und wenn t→∞Wenn sich die Spannung am Kondensator stabilisiert hat, was einem offenen Stromkreis entspricht, beträgt der Reflexionskoeffizient 1, wie in Abbildung 2.12 gezeigt.

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